5. ŹRÓDŁA ZAKŁÓCEŃ SPRZETU INFORMATYCZNMEGO

5.1 Klasyfikacja źródeł zakłóceń

Ź r ó d ł a w y t w o r z o n e p r z e z n a t u r ę

Ź r ó d ł a w y t w o r z o n e p r z e z c z ł o w i e k a

TELEKOMUNIKACJA

ELEKTROENERGETYKA

PRZEMYSŁ I ODBIORNIKI INDYWIDUALNE

Źródła intencjonalne

Normalna, przewidziana przez konstruktorów praca danego urządzenia jest źródłem sygnałów zakłócających inne urządzenia.

Przykłady:

radar, nadajniki telekomunikacyjne,

nadajniki przemysłowe itp.

Źródła nie intencjonalne

Sygnały zakłócające są wynikiem stanów przejściowych, stanów awaryjnych lub nie idealności funkcjonowania urządzeń lub systemów czy instalacji.

Przykłady:

Iskrzenie komutatorów, nieidealne złącza, stany przejściowe, zjawiska łączeniowe, zwarcia w obwodach elektrycznych.

5.2 Wyładowanie atmosferyczne

Charakterystyka typowego dla warunków europejskich wyładowania wg. EdF

1. Wyładowanie chmura-ziemia, wielokrotne

2. Długość kanału - 4km

3. 5 impulsów ( czas narastania pierwszego 1 μs )

4. całkowity ładunek 25C

5. maksymalna szybkość narastania 40kA/ μs

Efekty wyładowania burzowego ( lokalne)

1. wzrost potencjału ziemi dookoła miejsca bezpośredniego uderzenia pioruna

2. wzrost potencjału wzdłuż struktur uderzenia pioruna

3. promieniowanie elektromagnetyczne prądu wyładowania

1. wzrost potencjału ziemi dookoła miejsca bezpośredniego uderzenia

Skutki

• porażenie ludzi i zwierząt ( najczęściej chwilowe )

• różnica potencjałów w przewodzących powłokach kabli ziemnych

2. wzrost potencjału wzdłuż struktur pionowych

Skutki

• duży spadek napięcia na przewodach odgromowych, (do 20 kV/m )

• poprzez sprzężenie indukcyjne indukują się napięcia o wartościach do 200V/cm². W przypadku sygnałów wspólnych pętle mogą być rzędu 1m² a więc napięcia indukowane rzędu 20kV.

Konieczność stosowania ochrony odgromowej. Głównie stosowane są obecnie:

• ograniczniki półprzewodnikowe

• tyrystorowe

Zagrożenie dla :

• linii napowietrznych, zwłaszcza telekomunikacyjnych, oraz sprzętu informatycznego i telekomunikacyjnego wewnątrz budynków

3. promieniowanie elektromagnetyczne

Szacowane są natężenia pól ze wzorów uproszczonych

H = 0,16. I / l

E = 60. I / l

1. prąd wyładowania

l- odległość od kanału

Skutki

Zagrożenie aparatury elektronicznej i informatycznej występuje w promieniu 1km.

Najgroźniejsze jest indukowanie się napięć w pętlach sygnałów wspólnych.

Np. w odległości 150 m wartości indukowanych napięć mogą wynosić do 150 V/cm².

Zagrożenie bezpośrednie dla kart informatycznych, sprzętu video, sprzętu TV.

Wartości przepięć pojawiających się w sieciach niskiego napięcia dochodzą do 25kV ( dane EdF).

Konieczna ochrona wejść sieciowych !!!!!!

Wyłączanie podczas burzy z gniazdek sieciowych sprzętu: TV, Video, informatycznego.

Zalecenia

1. Ograniczniki przepięć ( ochrona strefowa)

2. Ekranowane przewody ( ekrany uziemione z obu końców )

3. Ekwipotencjalne instalacje masy

Możliwa do osiągnięcia bardzo dobra skuteczność ochrony - Privat d'Allier- 58kA 200kA/μs.

Przykłady instalacji odgromowych

Przykłady instalacji odgromowych

5.3 Wyładowanie elektrostatyczne

ESD - ElectroStatic Discharge

Schemat zastępczy wyładowania ESD

Zjawiska w wyniku których ładowana zostaje pojemność C

1. tarcie

2. styk z ciałem naładowanym

3. indukcja elektrostatyczna

4. jonizacja

5. baleoelektryczność

6. krzepnięcie

TARCIE

Model powstawania napięcia elektrostatycznego

i = q /t, q = C . u _c

u _c / t = i / C

Przykład.

Chodzący po dywanie człowiek powoduje rozdzielanie ładunków dających prąd ładowania ok. 0,1μA. Pojemność wynikająca z grubości podeszew w butach wynosi 200 pF. Jak szybko narasta napięcie elektrostatyczne ?

Odp. 500 V/s.

Pojemność ludzi w stosunku do podłoża wynosi od 150pF do 300pF.

Górna granica napięcia ładowania

ok. 20kV przy wilgotności względnej 10%

ok. 5kV przy wilgotności względnej 70%

Prądy przy wyładowaniu osobowym do 10A

w odl. kilku cm

pole H do 15A/m

pole E do 4kV/m

Zaleca się utrzymywać w.w. ok. 50%, ograniczenia: korozja, złe samopoczucie obsługi.

Rozładowanie pośrednie

Wyładowanie osobowe

Schemat wyładowania osobowego

R = 1000Ω C = 150pF -300pF

Impuls wyładowania ESD osobowego

Skutki wywołane są przez:

1. przepływ prądu rozładowania przez wrażliwe elementy

2. przepięcia indukowane przez szybkozmienne pola EM

Impuls prądowy - zagrożenie dla złącz p-n ( diody i tranzystory bipolarne)

Przepięcia - zagrożenie dla izolacji bramek w tranzystorach polowych-CMOS

Cechy charakterystyczne zakłóceń powodowanych przez ESD

• jednoczesne występowanie obu typów zagrożeń

• sekwencja skutków

• charakter postępujący, degradacja elementów

• zmiany stanów elementów logicznych - zawieszanie się programów komputerowych

Uszkodzenia powodowane przez ESD

występują wówczas gdy występuje wyładowanie ESD, tzn.:

• w produkcji elementu

• podczas magazynowania elementu

• podczas transportu

• w czasie produkcji urządzenia

• podczas eksploatacji urządzenia

• podczas napraw i konserwacji

czyli ZAWSZE

Wyładowania do 4kV- postępująca degradacja

Wyładowania powyżej 8kV- uszkodzenia elektroniki zwłaszcza układów scalonych, zagrożenie tym większe im większa skala integracji- płyty komputerowe

Ochrona przeciw skutkom ESD

1. obniżanie wartości napięć wyładowań ESD

• wilgotność

• dobór materiałów trących się

2. ciągłe odprowadzanie ładunku z naładowanej powierzchni

• połączenia z masą

• zraszanie trących się powierzchni płynami antystatycznymi ( przewodzącymi)

3. minimalizacja skutków ESD

• ograniczniki przepięć

• przewody ekranowane

• nisko-impedancyjne ( dla dużych f ) połączenia z masą

5.4 Serie szybkich impulsów

Powstawanie serii szybkich impulsów przy wyłączaniu obwodów

Wartości szczytowe napięć w sieciach n.n do kilku kV

Częstotliwości do kilkunastu MHz

Skutki: zakłócenia przewodzone- seria przepięć

zakłócenia przez pole- indukowanie przepięć wspólnych

Zagrożenia dla : . 1. podzespołów zasilania

2. obwodów informatycznych

3. wyjścia przetworników pomiarowych

5.5 Zakłócenia sieciowe

Mała częstotliwość

• Zaniki napięcia i przerwy krótkie

• Składowe harmoniczne w napięciu (odkształcenie)

Wielka częstotliwość

• Zakłócenia ustalone ( szum w.cz.)

• Przejściowe do 5kV w sieci nn.

niskoenergetyczne do kilku μs

wysokoenergetyczne powyżej

kilkuset μs

Przyczyny:

1. wyładowanie piorunowe

2. komutacje ( przełączanie w sieciach )

---